JP6294646B2 - Turbo compound system controller - Google Patents
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Description
本発明は、エンジンのターボコンパウンドシステムの制御装置に関し、特に、排ガスエネルギーを利用して回転される発電機(電気式ターボコンパウンド)を備えたターボコンパウンドシステムの制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an engine turbo compound system, and more particularly, to a control device for a turbo compound system including a generator (electric turbo compound) that is rotated using exhaust gas energy.
ターボコンパウンドとは、車軸駆動力を増加させる装置の一つであり、エンジンの排気でタービンを回転させ、その出力を、ギヤや継ぎ手などを通じてクランクシャフトに伝えるもの、または発電機を回転させて電気エネルギーとして取り出して利用するものが知られている。 A turbo compound is a device that increases axle driving force, and rotates the turbine with engine exhaust and transmits the output to the crankshaft through gears, joints, etc., or rotates the generator to generate electricity. What is extracted and used as energy is known.
この電気式ターボコンパウンドとしては、例えば、特許文献1(特開2008−175126号公報)に開示されており、図9を基に概要を説明すると、タービン01aとコンプレッサ01bとからなるターボチャージャ01のタービン01aから排気される排気ガスの一部または全部を導入してエネルギー回収するエネルギー回収部010と、このエネルギー回収部010に導入する排ガスの比率を加減自在のバルブ07と、該バルブ07を所定の制御パターンに基づいて開閉制御するバルブコントローラ08と、を備えている。
This electric turbo compound is disclosed in, for example, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2008-175126), and an outline thereof will be described based on FIG. 9. A
また、特許文献2(特開2010−190145号公報)には、該文献の図2には、電動機3mで回転駆動して空気を圧縮し圧縮空気を内燃機関7に供給する電動コンプレッサ3と、内燃機関7からの排ガスで駆動されるタービン2tで発電機2gを駆動して発電するタービン発電機2と、タービン発電機2で発生させた電気を蓄電し、電動コンプレッサ3に電気を供給する蓄電手段12とを備えた構成が開示されている。
Patent Document 2 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-190145) discloses that in FIG. 2 of the document, an
さらに、特許文献3(特開平6−323158号公報)には、燃焼ガスが十分な流速を有する排気行程の前半では、排ガスを第1排気ポートを通じてターボチャージャに送り込んで排ガスエネルギーでターボチャージャを駆動してエネルギーを回収し、燃焼ガスの流速が低下した排気行程の後半では、排ガスを第2ポートを通じてターボチャージャをバイパスしてエネルギー回収装置に送り込み、エネルギー回収装置のタービン入口の背圧が減少した分の排ガスが有するエネルギーを回収してエンジン出力を増大させることが開示されている。 Further, in Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 6-323158), in the first half of the exhaust stroke in which the combustion gas has a sufficient flow rate, exhaust gas is sent to the turbocharger through the first exhaust port, and the turbocharger is driven by exhaust gas energy. In the second half of the exhaust stroke when the energy was recovered and the combustion gas flow rate decreased, exhaust gas was sent to the energy recovery device by bypassing the turbocharger through the second port, and the back pressure at the turbine inlet of the energy recovery device decreased. It is disclosed that the energy of the exhaust gas is recovered and the engine output is increased.
電気式ターボコンパウンド(ターボチャージャのタービン・コンプレッサ同軸上にモータ発電機を配置した電動アシストターボの電力回生モードまたはタービン発電機)は、タービンをコンプレッサ負荷トルクや、モータ回生トルクに打ち勝つトルクによって回転させる必要があり、エンジン排ガスにある程度の圧力が必要になる。このため、電気式ターボコンパウンドによる排気エネルギー回収にはエンジンの背圧が上がり、ポンピングロスが増加して燃費が悪化する問題がある。
従って、ターボコンパウンドによって排気エネルギーは回収されるが、背圧上昇によるポンピングロスに伴う燃費悪化と相殺される関係を有するためターボコンパウンドによる効果が低下してしまう。
Electric turbo compound (electrically assisted turbo power regeneration mode or turbine generator with a motor generator on the same axis as the turbocharger's turbine / compressor) rotates the turbine with compressor load torque or torque that overcomes motor regeneration torque It is necessary, and some pressure is required for engine exhaust gas. For this reason, the exhaust energy recovery by the electric turbo compound has a problem that the back pressure of the engine increases, the pumping loss increases, and the fuel consumption deteriorates.
Therefore, although the exhaust energy is recovered by the turbo compound, the effect of the turbo compound is reduced because it has a relationship that is offset by the deterioration in fuel consumption caused by the pumping loss due to the increase in back pressure.
前述のように特許文献1、2には、排ガスエネルギーを電気エネルギーに変換して排ガスエネルギーを回収することが開示されているが、背圧上昇に伴うエンジンのポンピングロスの増加とのトレードオフ関係(二律背反関係)を考慮した発電機の出力制御までは記載されていない。 As described above, Patent Documents 1 and 2 disclose that exhaust gas energy is converted into electric energy and recovered, but a trade-off relationship with an increase in pumping loss of the engine accompanying an increase in back pressure. It does not describe the output control of the generator that takes into account the contradictory relationship.
また、特許文献3においては、前述のように排気行程の前半と後半とで排ガスを排出するポートを別々にして使い分け、タービン入口の背圧が減少しても排気エネルギーを回収してエンジン出力を増大させることが示されているが、排気ポートを2つ形成しなければならず、装置の大型化を招くと共に、エンジンのポンピングロスの増加とタービン発電機で回収するエネルギー量とのトレードオフ関係(二律背反関係)を考慮した発電機の出力制御については記載されていない。
In
そこで、本発明はかかる課題に鑑みてなされたものであり、エンジンの背圧の上昇によるポンピングロスの増加による燃費悪化と、ターボコンパウンドによる排気エネルギーの回収による燃費改善とのトレードオフ関係(二律背反関係)を考慮して、背圧制御および発電機の出力制御を行ってエンジンの燃費低減運転を可能とすることを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made in view of such a problem, and a trade-off relationship between a deterioration in fuel consumption due to an increase in pumping loss due to an increase in engine back pressure and a fuel consumption improvement due to recovery of exhaust energy by turbo compound (a trade-off relationship). ) Is taken into consideration, and the purpose is to enable the fuel consumption reduction operation of the engine by performing the back pressure control and the output control of the generator.
本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、エンジンへの吸気を過給するターボチャージャと、エンジンからの排ガスによって回転されるタービン発電機と、該タービン発電機の発電量を制御する発電量制御手段と、前記エンジンから排出される排ガスの背圧を排気タービンへ導入する排ガスをバイパスまたは絞って制御する背圧制御手段と、前記タービン発電機の発電量を低燃費モードに設定する発電モード設定手段と、前記低燃費モード時に、前記タービン発電機を回転するための背圧上昇によって生じるポンピングロスの増加と前記タービン発電機による排ガスエネルギーの回収量との関係を基に、エンジンが低燃費運転を保持するように前記発電量制御手段および背圧制御手段を制御するターボコントローラと、を備えたことを特徴とする。 The present invention has been made in order to solve such problems, and is a turbocharger that supercharges intake air to the engine, a turbine generator that is rotated by exhaust gas from the engine, and a power generation amount of the turbine generator. Power generation amount control means for controlling, back pressure control means for controlling exhaust gas back pressure introduced into the exhaust turbine by bypassing or restricting the exhaust pressure, and setting the power generation amount of the turbine generator to a low fuel consumption mode An engine based on the relationship between the power generation mode setting means, the increase in pumping loss caused by an increase in back pressure for rotating the turbine generator and the amount of exhaust gas energy recovered by the turbine generator in the low fuel consumption mode And a turbo controller that controls the power generation amount control means and the back pressure control means so as to maintain low fuel consumption operation. Characterized in that was.
かかる発明によれば、ターボコントローラは、低燃費モード時に、タービン発電機を回転するための背圧上昇によって生じるポンピングロスの増加とタービン発電機による排ガスエネルギーの回収量との関係を基に、エンジンが低燃費運転を保持するように、すなわち、少なくともタービン発電機による排ガスエネルギーの回収量の方が、ポンピングロスの増加による燃費悪化分を超えるように前記発電量制御手段および背圧制御手段を制御することによって、エンジンの燃費低減運転が可能になる。 According to this invention, the turbo controller is based on the relationship between the increase in pumping loss caused by the increase in back pressure for rotating the turbine generator and the amount of exhaust gas energy recovered by the turbine generator in the low fuel consumption mode. Control the power generation amount control means and the back pressure control means so that at least the amount of exhaust gas energy recovered by the turbine generator exceeds the fuel consumption deterioration due to the increase in pumping loss. By doing so, it becomes possible to reduce the fuel consumption of the engine.
また、本発明において好ましくは、前記発電モード設定手段は、回生最大モード、回生無しモード、および前記低燃費モードを有し、前記回生最大モードは、前記タービン発電機の発電電力に制限を掛けずに容量最大で回生動作させるモードであり、前記回生無しモードは、前記タービン発電機の発電を停止させるモードであり、前記低燃費モードは、前記回生最大モードおよび回生無しモードの何れも設定されない場合に設定されるとよい。 In the present invention, it is preferable that the power generation mode setting means has a regenerative maximum mode, a no regenerative mode, and the low fuel consumption mode, and the regenerative maximum mode does not limit the generated power of the turbine generator. When the regenerative operation is performed at the maximum capacity, the non-regeneration mode is a mode in which power generation of the turbine generator is stopped, and the low fuel consumption mode is neither the maximum regeneration mode nor the no regeneration mode is set. It is good to set to.
この構成によると、タービン発電機は設定された運転モードに応じた発電制御が行われるので、タービン発電機からの電力が蓄電されるバッテリーの蓄電状態や、車両の車内電力負荷状態や、エンジンのクランクシャフトで駆動されるオルタネータの発電状態に応じた発電量に制御できる。 According to this configuration, since the turbine generator performs power generation control according to the set operation mode, the storage state of the battery storing the power from the turbine generator, the in-vehicle power load state of the vehicle, the engine The power generation amount can be controlled according to the power generation state of the alternator driven by the crankshaft.
また、本発明において好ましくは、前記ターボコントローラは、エンジンの運転を制御するエンジンコントローラとは別に独立した制御演算部及びセンサ信号入力部を有して構成されるとよい。 In the present invention, it is preferable that the turbo controller includes a control calculation unit and a sensor signal input unit that are independent from the engine controller that controls the operation of the engine.
このように、ターボコントローラ(ターボECU)は、エンジンの運転を制御するエンジンコントローラ(エンジンECU)とは別に独立した制御演算部およびセンサ信号入力部を有して構成されるので、エンジンコントローラと通信、例えばCAN(Controller Area Network)通信によって、エンジンコントローラを経由してターボコントローラ側にセンサ信号が転送される場合や、エンジンコントローラ側での演算結果を利用してターボコントローラ側で演算処理が行わせる場合には、エンジンコンローラ側からのデータ転送周期によっては、ターボコントローラ側での制御演算に遅れを生じる恐れがあるが、独自の制御演算部及びセンサ信号入力部を有することによって、このような遅れを解消でき、エンジン負荷の変動に追従した燃費低減制御が可能になる。 As described above, the turbo controller (turbo ECU) is configured to include a control calculation unit and a sensor signal input unit that are independent from the engine controller (engine ECU) that controls the operation of the engine. For example, when a sensor signal is transferred to the turbo controller side via the engine controller by CAN (Controller Area Network) communication, or calculation processing is performed on the turbo controller side using the calculation result on the engine controller side In some cases, depending on the data transfer cycle from the engine controller side, there may be a delay in the control calculation on the turbo controller side, but by having an original control calculation unit and sensor signal input unit, Can solve the delay, engine Fuel consumption reduction control that follows changes in load becomes possible.
さらに、ターボコントローラは、エンジンコントローラとは別に独立したセンサ信号入力部を有するため、独自にタービン回転数やコンプレッサの出口圧力を精度よく(遅れなく)検出した信号を入力でき、コンプレッサのサージングに至るまでのサージマージンや、過回転に至るまでの回転数マージンを把握できるため、エンジンコントローラと通信によって入手するよりも、過回転やサージングへの突入を防止できる。 Furthermore, since the turbo controller has a sensor signal input unit that is independent of the engine controller, it can input a signal that uniquely detects the turbine speed and the outlet pressure of the compressor accurately (without delay), leading to compressor surging. Therefore, it is possible to prevent the surge speed and the surging from surging rather than obtaining it through communication with the engine controller.
また、本発明において好ましくは、前記ターボコントローラは、前記背圧に対して低燃費を保持できる前記タービン発電機の発電量との関係を予め設定した背圧発電量マップを有し、該背圧発電量マップに基づいて、前記発電量制御手段および背圧制御手段を制御するとよい。 In the present invention, it is preferable that the turbo controller has a back pressure power generation amount map in which a relationship with a power generation amount of the turbine generator capable of maintaining low fuel consumption with respect to the back pressure is set in advance. The power generation amount control means and the back pressure control means may be controlled based on the power generation amount map.
このように、予め設定した低燃費運転を保持できる背圧と発電量との関係を設定した背圧発電量マップを用いて、発電量制御手段および背圧制御手段を制御するので、エンジンのポンピングロスによる燃費悪化を超えるように、タービン発電機の発電量を制御できる。 As described above, the power generation amount control means and the back pressure control means are controlled using the back pressure power generation amount map in which the relationship between the back pressure and the power generation amount capable of maintaining the preset low fuel consumption operation is set. The power generation amount of the turbine generator can be controlled so as to exceed the fuel consumption deterioration due to the loss.
また、本発明において好ましくは、前記ターボチャージャは排気ターボチャージャからなり、該排気ターボチャージャの排気下流側に前記タービン発電機の発電タービンが配設され、前記排気ターボチャージャの排気タービンへの排気をバイパスする第1バイパス制御弁を備え、該第1バイパス制御弁によって前記背圧制御手段を構成し、前記タービン発電機に接続されるコンバータによって前記発電量制御手段が構成されるとよい。 Preferably, in the present invention, the turbocharger comprises an exhaust turbocharger, and a power generation turbine of the turbine generator is disposed on the exhaust downstream side of the exhaust turbocharger, and exhaust gas to the exhaust turbine of the exhaust turbocharger is disposed. It is preferable that a first bypass control valve for bypassing is provided, the back pressure control means is configured by the first bypass control valve, and the power generation amount control means is configured by a converter connected to the turbine generator.
このように、排気ターボチャージャの排気タービンの排気下流側にタービン発電機の発電タービンが配設されるターボコンパウンドシステムにおいて、排気ターボチャージャの排気タービンへの排気をバイパスする第1バイパス制御弁設置して、該第1バイパス制御弁によって背圧制御手段を構成し、タービン発電機に接続されるコンバータによる発電量の制御によって発電量制御手段を構成することで、簡単な構成で背圧と発電量が制御可能になる。 In this way, in the turbo compound system in which the power generation turbine of the turbine generator is arranged on the exhaust downstream side of the exhaust turbine of the exhaust turbocharger, the first bypass control valve for bypassing the exhaust to the exhaust turbine of the exhaust turbocharger is installed. Thus, the back pressure control means is configured by the first bypass control valve, and the power generation amount control means is configured by controlling the power generation amount by a converter connected to the turbine generator. Can be controlled.
また、本発明において好ましくは、前記ターボチャージャは排気ターボチャージャからなり、該排気ターボチャージャの排気下流側に前記タービン発電機の発電タービンが配設され、前記排気タービンの動翼へ流入する排ガス流を絞る可変ノズル機構を備え、該可変ノズル機構によって前記背圧制御手段を構成し、前記タービン発電機に接続されるコンバータによって前記発電量制御手段が構成されるとよい。 Preferably, in the present invention, the turbocharger comprises an exhaust turbocharger, and a power generation turbine of the turbine generator is disposed downstream of the exhaust turbocharger, and an exhaust gas flow flowing into the moving blades of the exhaust turbine It is preferable that a variable nozzle mechanism for reducing the pressure is provided, the back pressure control means is configured by the variable nozzle mechanism, and the power generation amount control means is configured by a converter connected to the turbine generator.
このように、排気ターボチャージャの排気タービンの排気下流側にタービン発電機の発電タービンが配設されるターボコンパウンドシステムにおいて、排気ターボチャージャの排気タービンの動翼へ流入する排ガス流を絞る可変ノズル機構を備え、該可変ノズル機構による排ガス流の絞りによって背圧制御手段を構成し、タービン発電機に接続されるコンバータによる発電量の制御によって発電量制御手段を構成することで、簡単な構成で背圧と発電量が制御可能になる。 In this way, in the turbo compound system in which the power generation turbine of the turbine generator is arranged on the exhaust downstream side of the exhaust turbine of the exhaust turbocharger, the variable nozzle mechanism that restricts the exhaust gas flow flowing into the rotor blades of the exhaust turbine of the exhaust turbocharger The back pressure control means is configured by restricting the exhaust gas flow by the variable nozzle mechanism, and the power generation amount control means is configured by controlling the power generation amount by the converter connected to the turbine generator. Pressure and power generation can be controlled.
また、本発明において好ましくは、前記排気ターボ過給機のコンプレッサの給気流の上流側または下流側に、電動コンプレッサを配設するとよい。 In the present invention, it is preferable that an electric compressor is disposed on the upstream side or the downstream side of the supply airflow of the compressor of the exhaust turbocharger.
このように、電動コンプレッサを設けることによって、背圧の変動に影響を与えることなく過給圧だけを制御できるため、過給圧の制御及び背圧の制御が容易になるとともに、精度良い制御が可能になる。 As described above, by providing the electric compressor, it is possible to control only the supercharging pressure without affecting the fluctuation of the back pressure. Therefore, the control of the supercharging pressure and the control of the back pressure become easy, and the control with high accuracy is possible. It becomes possible.
また、本発明において好ましくは、前記ターボチャージャは電動コンプレッサからなり、エンジンからの排ガスによって回転される前記タービン発電機の発電タービンへの排ガスをバイパスする第2バイパス制御弁を備え、該第2バイパス制御弁によって前記背圧制御手段を構成し、前記タービン発電機に接続されるコンバータによって前記発電量制御手段が構成されるとよい。 In the present invention, it is preferable that the turbocharger comprises an electric compressor, and includes a second bypass control valve that bypasses exhaust gas to the power generation turbine of the turbine generator rotated by exhaust gas from the engine. The back pressure control means may be configured by a control valve, and the power generation amount control means may be configured by a converter connected to the turbine generator.
このように、電動コンプレッサとタービン発電機とをそれぞれ、吸気通路側と排気通路側とに配設されるターボコンパウンドシステムにおいて、タービン発電機の発電タービンへの排ガスをバイパスする第2バイパス制御弁によって背圧制御手段を構成し、タービン発電機に接続されるコンバータによって発電量制御手段を構成するので、簡単な構成で背圧と発電量が制御可能になる。 In this way, in the turbo compound system in which the electric compressor and the turbine generator are disposed on the intake passage side and the exhaust passage side, respectively, by the second bypass control valve that bypasses the exhaust gas to the power generation turbine of the turbine generator. Since the back pressure control means is configured and the power generation amount control means is configured by a converter connected to the turbine generator, the back pressure and the power generation amount can be controlled with a simple configuration.
本発明によれば、エンジンの背圧の上昇によるポンピングロスの増加による燃費悪化と、ターボコンパウンドによる排気エネルギーの回収による燃費改善とのトレードオフ関係(二律背反関係)を考慮して、背圧の制御および発電機の出力制御を行ってエンジンの燃費低減運転が可能となる。 According to the present invention, the back pressure is controlled in consideration of the trade-off relationship (a trade-off relationship) between the deterioration in fuel consumption due to an increase in pumping loss due to an increase in the back pressure of the engine and the improvement in fuel consumption due to the recovery of exhaust energy by the turbo compound. In addition, the engine output can be controlled to reduce the fuel consumption of the engine.
以下、本発明に係る実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in the following embodiments are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified, and are merely descriptions. It is just an example.
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施例に係るターボコンパウンドシステムの制御装置を示し、このターボコンパウンドシステム1は、エンジン3の排ガスエネルギーによって駆動されるターボチャージャとして排気エネルギーで駆動される排気ターボチャージャ5、およびその排ガス流れの下流側に排ガスエネルギーを利用して回転されるタービン発電機(電気式ターボコンパウンド)7を備えている。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a control apparatus for a turbo compound system according to a first embodiment of the present invention. This turbo compound system 1 is an exhaust turbocharger driven by exhaust energy as a turbocharger driven by exhaust gas energy of an
排気ターボチャージャ5は、エンジン3からの排ガスによって駆動される排気タービン5aと、該排気タービン5aの回転力で回転駆動されて、吸気空気を圧縮して圧縮空気を吸気通路4を通ってエンジン3に供給するコンプレッサ5bとを備える。
The
また、タービン発電機7は、排ガスで駆動される発電タービン7aに接続された発電機9が設けられている。この発電機9にコンバータ11が接続されている。発電機9は交流発電機が用いられ、該交流発電機をコンバータ11によって直流電力に変換して蓄電手段のバッテリー13に充電するようになっている。また、このバッテリー13は、例えば車内の補機類15を駆動するための電源ともなっている。なお、発電機としては、交流発電機を説明したが、直流発電機でもよいが、後述するターボコントローラ(ターボECU)17によって、発電電力量が制御できればよい。
The
エンジン3から排気ターボチャージャ5の排気タービン5aにつながる排気通路19は、途中で分岐し、排ガスを排気タービン5a及び発電タービン7aをバイパスして下流の排気通路に排出する第1バイパス通路21が形成され、該第1バイパス通路21には第1ウエストゲートバルブ23が設けられている。
An
また、排気タービン5aと発電タービン7aを繋ぐ排気通路19は、途中で分岐し第2バイパス通路25が形成される。第2バイパス通路25には第2ウエストゲートバルブ27が設けられ、発電タービン7aをバイパスして下流の排気通路に連通している。
The
また、エンジン3は、自動車、船舶、定置エンジン等に用いられるディーゼエンジンまたはガソリンエンジンである。エンジン3は運転状況に応じて圧縮空気や燃料の供給量が制御され、この制御は、エンジンコントローラ(エンジンECU)29によって制御されるようになっている。このエンジンECU29は、ターボECU17とは別の制御装置からなっている。
エンジンECU29と、ターボECU17との信号のやり取りの概要を、図2に示す。
The
An outline of signal exchange between the
図2において、エンジンECU29では、エンジン回転数信号、アクセル開度信号、空燃比(酸素濃度)信号、ノックセンサ信号、触媒情報に関する触媒温度や排温等のセンサ信号が入力される。
これら入力信号を基に、目標過給圧演算、空燃比制御、燃料噴射量制御、点火時期制御、触媒制御等の制御が実施される。
そして、エンジン回転数や燃料量等の状態量の情報が、エンジンECU29からターボECU17へ、通信回線を通って所定の通信周期で送信される。
In FIG. 2, the
Based on these input signals, control such as target boost pressure calculation, air-fuel ratio control, fuel injection amount control, ignition timing control, and catalyst control is performed.
Then, information on the state quantity such as the engine speed and the fuel quantity is transmitted from the
また、エンジンECU29では、タービン発電機7の発電モードの判定を行って、その判定結果の発電モードの指令を、ターボECU17に所定の通信周期で送信される。
ターボECU17では、この発電モードの指令をターボECU17の発電モード設定手段31で受けて、発電モード設定手段31で設定した発電モードに応じた発電出力になるように、タービン発電機7の出力を制御する。
また、排気ターボチャージャ5側からの各種信号、例えばコンプレッサ5bの吐出圧力を検出する圧力センサ33、また排気タービン5aの回転数を検出する回転数センサ35、排気タービン後の背圧を検出する背圧センサ37、さらに排温を検出する排温センサ38からのセンサ信号を読み込み、排気ターボチャージャ5のコンプレッサ5bのサージングや過回転や、さらに排温の過昇温が生じないようにマージンを確保した運転や目標過給圧に沿う運転が、ターボECU17で行われる。これら制御のために第1ウエストゲートバルブ23の開度制御が行われる。
Further, the
The
Further, various signals from the
エンジンECU29側での、タービン発電機7の発電モードの判定について、図3を参照して説明する。
図3のようにエンジン回転数とアクセル(エンジン負荷)を基に、予め設定された目標過給圧マップ39を用いて、運転状態に適した目標過給圧を算出する。その算出結果は、そのまま目標値としてターボECU17に出力されるとともに、発電モード判定手段41に入力される。
Determination of the power generation mode of the
Based on the engine speed and the accelerator (engine load) as shown in FIG. 3, a target boost pressure suitable for the operating state is calculated using a preset target
発電モード判定手段41は、回生最大モード、低燃費モード、回生無しモードの3モードを判定する。
「回生最大モード」は、バッテリー13の蓄電残量が低下しており急速な充電が必要な場合、または、車内電力負荷が大きく、オルタネータ発電電力または車輪駆動用モータ(電動車両の場合)の回生電力で不足する場合、または、タービン発電機(ターボコンパウンド)7で発電した方が、オルタネータ発電や車輪駆動用モータの回生電力等による発電より効率として有利な場合に選定される。
The power generation mode determination means 41 determines three modes: the maximum regeneration mode, the low fuel consumption mode, and the no regeneration mode.
In the “regenerative maximum mode”, when the remaining charge of the
また、「回生無しモード」は、バッテリー13の蓄電が満充電またはそれに近い状態であり、回生しても蓄積できない場合、または、車内電力負荷がオルタネータ発電電力または車輪駆動用モータの回生電力等による発電で十分まかなえており、追加の電力が不要な場合、または、追加の電力をオルタネータ発電電力または車輪駆動用モータ(電動車両の場合)の回生電力等による発電を増やした方が効率として有利な場合、または、タービン発電機(ターボコンパウンド)7に故障が生じた場合に選定される。
The “regenerative-free mode” is when the
また、「低燃費モード」は、前記2つのモードに該当しない場合。タービン発電機7によるエンジン背圧増加に伴うエンジンポンピングロス増加を考慮して最適なタービン発電機7の発電出力とする。
The “low fuel consumption mode” does not correspond to the two modes. Considering an increase in engine pumping loss due to an increase in engine back pressure by the
次に、ターボECU17について図1、4、5を参照して説明する。
図1に示すように、排気ターボチャージャ5側からの各種信号、前述したように例えば圧力センサ33によるコンプレッサ5bの吐出圧力信号、背圧センサ37による背圧信号、さらに排温センサ38による排ガス温度信号、回転数センサ35による排気タービン5aの回転数信号のそれぞれが、ターボECU17のセンサ信号入力部43入力される。
Next, the
As shown in FIG. 1, various signals from the
ターボECU17では、エンジンECU29とは別に独立したセンサ信号入力部43及び制御演算部45を有して構成され、すなわち、エンジンECU29から通信されてくる信号ではなく、独自に排気タービン5aの回転数やコンプレッサ5bの出口圧力を精度よく(遅れなく)検出した信号を入力でき、コンプレッサ5bのサージングに至るまでのサージマージンや、過回転に至るまでの回転数マージンを把握できるため、エンジンECU29から通信によって入手するよりも、通信周期を待たずに入手できるためである、過回転やサージングへの突入を精度よく防止できる。
The
また、ターボECU17は、マージン確保の制御を行うマージン確保制御手段47、エンジンECU29からの指令される目標過給圧に過給圧を制御する過給圧制御手段49、さらに、エンジンECU29からの発電モードの指示に基づいて発電モードを設定する発電モード設定手段31、該発電モード設定手段31の設定モードに応じて、タービン発電機7の発電量を制御する発電量制御手段51と、エンジン3の背圧を制御する背圧制御手段53とを有している。
The
図4に、発電モード設定手段31、発電量制御手段51、背圧制御手段53を示す。図4において、エンジンECU29から、ターボECU17に、既に説明したように発電モードの指示、エンジン背圧、エンジン回転数、アクセル開度、目標過給圧、過給圧(フィードバック値)等の信号が入力される。
FIG. 4 shows the power generation mode setting means 31, the power generation amount control means 51, and the back pressure control means 53. In FIG. 4, the
発電モードが、回生最大モードの場合には、第1ウエストゲートバルブ23および第2ウエストゲートバルブ27は、過給圧制御手段49によって目標過給圧となるように、第1ウエストゲートバルブ23を開閉作動の制御をする以外、第2ウエストゲートバルブ27は全閉状態として、排ガスを第2バイパス通路に流さずに全てタービン発電機7の発電タービン7aを通過させ、発電量は発電機9の最大出力状態にする。
When the power generation mode is the regenerative maximum mode, the
回生無しモードの場合には、第1ウエストゲートバルブ23および第2ウエストゲートバルブ27は、過給圧制御で目標過給圧となるように、第1ウエストゲートバルブ23を開閉作動の制御をする以外は、第2ウエストゲートバルブ27は全開状態として、排ガスを第2バイパス通路25に流してタービン発電機7の発電を停止する。
In the non-regenerative mode, the
低燃費モードの場合には、エンジン3の背圧に対して低燃費を保持できるタービン発電機7の発電量との関係を予め設定した背圧発電量マップ55を用いる。
この背圧発電量マップ55は、タービン発電機7の発電タービン7aを回転するために発生する背圧上昇によって生じるポンピングロスの増加と、タービン発電機7による発電量の増大によって得られる排ガスエネルギーの回収量との関係が、エンジンが低燃費運転を保持するように、つまり、タービン発電機による排ガスエネルギーの回収量の方が、ポンピングロスの増加による燃費悪化分を超えるように発電量と背圧との関係が設定されている。
背圧発電量マップ55は、例えば、図5に示すように横軸に背圧、縦軸に最適発電量を取った2次元マップとして、予め試験又はシミュレーション計算によって算出された設定値が記憶されている。
In the low fuel consumption mode, a back pressure power
This back pressure power
As shown in FIG. 5, for example, the back pressure power
過給圧制御と低燃費モードの運転との制御手順は、まず、第1ウエストゲートバルブ23および第2ウエストゲートバルブ27は、過給圧制御手段49によって目標過給圧となるように、第1ウエストゲートバルブ23及び第2ウエストゲートバルブ27を開閉作動する。その次に、その目標過給圧になった状態での背圧、つまり排気ターボチャージャ5の排気タービン5aに流入する排ガス圧力を、背圧センサ37によって検出する。その次に、この検出した背圧に対して、前記背圧発電量マップ55を用いて、タービン発電機7の発電量指令値を求める。
そして、求めた発電量指令値に対して、加算器59によって、発電量フィードバック値を加算して、PI制御器61を通して発電機電流制御値を算出してコンバータ11を制御する。
The control procedure of the supercharging pressure control and the operation in the low fuel consumption mode is as follows. First, the
Then, the power generation amount feedback value is added to the obtained power generation amount command value by the
一方、ウエストゲートバルブ23、27の開度制御は、目標過給圧になった状態での背圧、つまり前記背圧センサ57によって検出した目標過給圧になった時の背圧を背圧指令値として出力し、この背圧に保持するように、ウエストゲートバルブ23、27の開度制御が行われる。
加算器63によって、背圧指令値に対して背圧フィードバック値を加算して、PI制御器64を通してウエストゲートバルブ23、27のアクチュエータ電流制御値を算出して開度を制御する。
開度指令値としては第1ウエストゲートバルブ23、または第2ウエストゲートバルブ27何れか一方を対象として制御してもよく、また両方制御してもよい。
On the other hand, the opening degree control of the
The
The opening command value may be controlled for either the first
また、背圧発電量マップ55の最適発電量の設定において、発電タービン7aのタービン効率、さらに、発電機9の発電器効率を加味して設定するとより精度良い発電機9の発電量制御が可能となる。
すなわち、図5のように、発電タービン7aの流量特性マップ65と、発電タービン7aのタービン効率マップ67と、発電機9の発電機効率マップ69とを用いて、発電タービン7aの特性、及びタービン効率、及び発電効率を反映して背圧発電量マップ55を作成すると、より精度良く発電量の制御が可能になる。
In addition, when setting the optimum power generation amount in the back pressure power
That is, as shown in FIG. 5, using the flow
また、エンジンの燃費低減運転を実行する手法として、前述のように予め低燃費運転が可能な背圧発電量マップ55を作成しておく手法の他の例として、モデル予測制御理論を用いて最適化する方法によって行うことができる。
In addition, as another method for executing the fuel efficiency reduction operation of the engine, as described above, a method for creating the back pressure power
このモデル予測制御は、制御対象が下記の一般的な非線形システムの状態方程式(1)で与えられる場合に、各時刻tにおいて次の評価関数式(2)を解き、時刻tでの値のみを実際の制御入力として用いる制御手法である。 In this model predictive control, when the controlled object is given by the following state equation (1) of a general nonlinear system, the following evaluation function equation (2) is solved at each time t, and only the value at the time t is obtained. This is a control method used as an actual control input.
具体的には、評価関数式(2)のステージコスト項として、例えば「ターボコンパウンドによる発電電力とポンピングロス増加分の差」および「目標過給圧と実圧力との差」を設定する。それぞれの寄与度は足し算の重みとして与えることができる。また、ステージコスト項の内のペナルティ関数としてサージマージンや回転数マージンを設定すれば、実質的にサージや過回転とならないことを拘束条件として扱うことができる。 Specifically, as the stage cost term of the evaluation function formula (2), for example, “the difference between the power generated by the turbo compound and the increase in pumping loss” and “the difference between the target supercharging pressure and the actual pressure” are set. Each contribution can be given as a weight for addition. Further, if a surge margin or a rotation speed margin is set as a penalty function in the stage cost term, it can be handled as a constraint condition that a surge or excessive rotation is not substantially caused.
以上説明した第1実施形態によれば、予め設定した低燃費運転を保持できる背圧と発電量との関係を設定した背圧発電量マップ55や、モデル予測制御理論を用いて最適化する方法を用いて、タービン発電機7の発電タービン7aを回転するための背圧上昇によって生じるポンピングロスの増加と、タービン発電機7による発電量の増大によって生じる排ガスエネルギーの回収量との関係が、タービン発電機による排ガスエネルギーの回収量の方が、ポンピングロスの増加による燃費悪化分を超えるようにタービン発電機7の発電量と、エンジン背圧との関係を設定することによって、達成できる。
これによって、ターボコンパウンドを搭載したエンジンを燃費低減した運転ができるようになる。
According to the first embodiment described above, the optimization method using the back pressure power
As a result, an engine equipped with a turbo compound can be operated with reduced fuel consumption.
(第2実施形態)
次に、図6を参照して第2実施形態を説明する。
第2実施形態は、第1実施形態の第1ウエストゲートバルブ23に代えて、排気タービン5aの動翼へ流入する排ガス流を絞る可変ノズル機構71を備えものである。
すなわち、VG(Variable Geometry)ターボ過給機を用いた場合である。なお、図6においてエンジンECU29、ターボECU17は、記載を省略している。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG.
The second embodiment includes a
That is, this is a case where a VG (Variable Geometry) turbocharger is used. In FIG. 6, the
この可変ノズル機構71は、排気ターボチャージャ5のケーシング内に設けられる機構である。このため、第1ウエストゲートバルブ23を設ける構造では、第1バイパス通路21を新たに配管する必要があるが、本実施形態においてはそのような配管は不要であり、ターボコンパウンドシステムの構造が簡素化され、ターボコンパウンドシステムを小型化できる特有の作用効果を有する。その他については、第1実施形態と同様の作用効果を有する。
なお、第1実施形態の第1ウエストゲートバルブ23に代えて、可変ノズル機構71を設ける場合に限らずこれらを併設してもよい。
The
Instead of providing the
(第3実施形態)
次に、図7を参照して第3実施形態を説明する。
第3実施形態は、第2実施形態に対してさらに、吸気通路4に吸気空気を加圧する電動コンプレッサ81を設けて、吸気を2段階で加圧するものである。第2実施形態と同一の構成については同一符号を付して説明を省略する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described with reference to FIG.
In the third embodiment, an
図7のように、電動コンプレッサ81が排気ターボチャージャ5の吸気流れ下流側に吸気空気をさらに加圧するために設けられている。電動コンプレッサ81は、モータ83とインバータ85とを備え、インバータ85にターボECU17からの制御信号が入力されて過給圧力が制御されるようになっている。
As shown in FIG. 7, an
電動コンプレッサ81は電力消費要素となって電力負荷として加わり、また、タービン発電機7は電力を発生する代わりに、発電タービン7aによる背圧増加要素としてポンピングロス増加というエンジンにとってマイナス面の影響が生じさせる。
しかし、電動コンプレッサ81は、電力を消費する代わりにエンジン3への過給圧力を増加させることによってエンジン3にとってプラス面の影響があり低燃費運転に寄与する。
The
However, the
従って、制御としては、第1実施形態の制御に電動コンプレッサ81の電力消費量とエンジン出力増加を加味する。
具体的には、第1実施形態におけるポンピングロスを、ポンピングロスと電動コンプレッサ81の消費電力とし、第1実施形態における発電量を、該発電量と電動コンプレッサ81によるエンジン出力増加量とする。
Therefore, as control, the power consumption of the
Specifically, the pumping loss in the first embodiment is the pumping loss and the power consumption of the
すなわち、第1実施形態の背圧発電量マップ55と同様のマップを用いて、横軸の背圧に代えて(背圧+電動コンプレッサ81の消費電力)とし、縦軸の最適発電量に代えて(タービン発電機7の発電量+電動コンプレッサ81によるエンジン出力増加量)とした関係を設定した背圧発電量マップ55'を用いて、低燃費運転が実行される背圧と発電量との関係を基に第1実施形態と同様に制御される。
That is, using a map similar to the back pressure power
例えば、目標過給圧になるように、電動コンプレッサ81または可変ノズル機構71を作動させる。その後に、その目標過給圧になった状態での背圧におけるタービン発電機7の発電量を、新たに設定した背圧発電量マップ55'を基に算出して、その発電量になるように発電機9のコンバータ11を制御するとともに、目標過給圧になった時の背圧を背圧指令値としてこの背圧を保持するように、可変ノズル機構71または第2ウエストゲートバルブ27の何れか一方、または両方を制御する。
For example, the
第3実施形態によれば、電動コンプレッサ81を追加したため、第1、第2実施形態に比べて、エンジンへの吸気圧力を目標空気圧に迅速に制御可能である。また、実施形態1、2のように、排気ターボチャージャ5だけの場合に比べて背圧を高めずに目標過給圧に制御できるため、ポンピングロスの低減効果を有している。
なお、電動コンプレッサ81を、排気ターボチャージャ5の吸気流れ下流側に設けた例を説明したが、逆に上流側に設けてもよい。
According to the third embodiment, since the
Although the example in which the
(第4実施形態)
次に、図8を参照して第4実施形態を説明する。
第4実施形態は、第1実施形態の排気ターボチャージャ5に代えて、第3実施形態で説明した電動コンプレッサ81だけが設けられたものである。
図8のように、吸気通路4は電動コンプレッサ81が設けられ、排気通路19にはターボコンパウンドのタービン発電機7が設けられ、発電タービン7aへの排ガスをバイパスする第2バイパス通路25には、第2ウエストゲートバルブ27が設けられている。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment will be described with reference to FIG.
In the fourth embodiment, instead of the
As shown in FIG. 8, the
このように、電動コンプレッサ81とタービン発電機7とをそれぞれ、吸気通路4側と排気通路19側とに配設されるターボコンパウンドシステムにおいて、タービン発電機7の発電タービン7aへの排ガスをバイパスする第2ウエストゲートバルブ27によってエンジン背圧が制御される背圧制御手段が構成され、タービン発電機7の発電機9に接続されるコンバータ11によって発電量が制御される発電量制御手段が構成されるので、簡単な構成で背圧と発電量を制御することが可能になる。
また、制御方法については、第1実施形態と同様に行われ、背圧の制御が第2ウエストゲートバルブ27だけによるため、簡単化される。
In this way, in the turbo compound system in which the
Further, the control method is performed in the same manner as in the first embodiment, and the back pressure is controlled only by the
本発明によれば、エンジンの背圧が上昇によるポンピングロスの増加による燃費悪化と、ターボコンパウンドによる排気エネルギーの回収による燃費改善とのトレードオフ関係(二律背反関係)を考慮して、背圧の制御および発電機の出力制御を行ってエンジンの燃費低減運転が可能となるので、ターボコンパウンドシステムの制御装置への適用に有効である。 According to the present invention, the back pressure is controlled in consideration of the trade-off relationship (a trade-off relationship) between the deterioration in fuel consumption due to an increase in pumping loss due to an increase in the back pressure of the engine and the improvement in fuel consumption due to the recovery of exhaust energy by the turbo compound. In addition, since it is possible to reduce the fuel consumption of the engine by controlling the output of the generator, it is effective for application to a control device of a turbo compound system.
1 ターボコンパウンドシステム
3 エンジン
5 排気ターボチャージャ(ターボチャージャ)
7 タービン発電機(電気式ターボコンパウンド)
9 発電機
11 コンバータ(発電量制御手段)
13 バッテリー
15 補機類
17 ターボECU(ターボコントローラ)
23 第1ウエストゲートバルブ(背圧制御手段)
27 第2ウエストゲートバルブ
29 エンジンECU(エンジンコントローラ)
31 発電モード設定手段
33 圧力センサ
35 回転数センサ
37 背圧センサ
38 排温センサ
39 目標過給圧マップ
41 発電モード判定手段
43 センサ信号入力部
45 制御演算部
47 マージン確保制御手段
49 過給圧制御手段
51 発電量制御手段
53 背圧制御手段
55 背圧発電量マップ
65 発電タービンの流量特性マップ
67 発電タービンのタービン効率マップ
69 発電機の発電機効率マップ
71 可変ノズル機構
81 電動コンプレッサ
83 モータ
85 インバータ
1
7 Turbine generator (electric turbo compound)
9
13
23 First wastegate valve (back pressure control means)
27
31 power generation mode setting means 33
Claims (6)
前記排気タービンからの排ガスによって駆動される発電タービン、及び前記発電タービンに接続される発電機を備えるタービン発電機と、
前記発電機によって発電された電力を蓄電する蓄電手段と、
前記エンジンの運転を制御するエンジンコントローラであって、
前記エンジンのエンジン回転数とエンジン負荷を基に目標過給圧を算出するとともに、
前記目標過給圧と前記蓄電手段の蓄電残量に基づいて、前記タービン発電機の発電電力に制限を掛けずに容量最大で回生動作させる回生最大モード、前記タービン発電機の発電を停止させる回生無しモード、又は前記回生最大モードおよび前記回生無しモードの何れも設定されない場合に設定される低燃費モード、のいずれかの指令発電モードを判定する発電モード判定手段、を含むエンジンコントローラと、
前記目標過給圧および前記指令発電モードが前記エンジンコントローラから所定の通信周期で送信されるターボコントローラであって、
前記エンジンコントローラからの前記目標過給圧の指示に基づいて前記排気ターボチャージャの過給圧を制御する過給圧制御手段、
前記エンジンコントローラからの前記発電モードの指示に基づいて発電モードを設定する発電モード設定手段、
前記発電モード設定手段で設定された前記発電モードに応じて、前記タービン発電機の発電量を制御する発電量制御手段、及び
前記排気タービンへ導入する排ガスをバイパスする第1バイパス制御弁、または前記排気タービンへ導入する排ガスを絞る可変ノズル機構を制御する背圧制御手段、
を有する制御演算部と、
前記排気タービンに流入する排ガスの圧力を検出する排圧センサからのセンサ信号が入力されるセンサ信号入力部と、
を含むターボコントローラと、を備え、
前記ターボコントローラは、
前記低燃費モード時に、前記タービン発電機を回転するための背圧上昇によって生じるポンピングロスの増加と前記タービン発電機による排ガスエネルギーの回収量との関係を基に、エンジンが低燃費運転を保持するように前記発電量制御手段および前記背圧制御手段を制御するように構成されるとともに、
前記低燃費モード時に、前記過給圧制御手段によって前記排気ターボチャージャの過給圧が前記目標過給圧になるように制御し、前記目標過給圧になった状態における前記排気タービンに流入する排ガスの圧力に基づいて、前記発電量制御手段および前記背圧制御手段を制御するように構成される
ことを特徴とするターボコンパウンドシステムの制御装置。 An exhaust turbine driven by exhaust gas from the engine, and an exhaust turbocharger comprising a compressor that compresses intake air and supplies the compressed air to the engine ;
A turbine generator comprising a power generation turbine driven by exhaust gas from the exhaust turbine, and a generator connected to the power generation turbine ;
Power storage means for storing the power generated by the generator;
An engine controller for controlling operation of the engine,
While calculating the target boost pressure based on the engine speed and engine load of the engine,
Based on the target supercharging pressure and the remaining amount of power stored in the power storage means, a regenerative maximum mode in which a regenerative operation is performed with a maximum capacity without limiting the power generated by the turbine generator, and a regeneration that stops power generation by the turbine generator. An engine controller that includes a power generation mode determination means that determines any command power generation mode of a no-power mode, or a low fuel consumption mode that is set when none of the maximum regeneration mode and the no regeneration mode is set;
A turbo controller in which the target boost pressure and the command power generation mode are transmitted from the engine controller at a predetermined communication cycle;
A supercharging pressure control means for controlling a supercharging pressure of the exhaust turbocharger based on an instruction of the target supercharging pressure from the engine controller;
Power generation mode setting means for setting a power generation mode based on an instruction of the power generation mode from the engine controller;
A power generation amount control means for controlling the power generation amount of the turbine generator according to the power generation mode set by the power generation mode setting means; and
Back pressure control means for controlling the variable nozzle mechanism to narrow the first bypass control valve bypassing the exhaust gas to be introduced to the exhaust turbine or gas to be introduced into the exhaust turbine,
A control arithmetic unit having
A sensor signal input unit to which a sensor signal from an exhaust pressure sensor for detecting the pressure of exhaust gas flowing into the exhaust turbine is input;
Including a turbo controller, and
The turbo controller
In the low fuel consumption mode, the engine maintains the low fuel consumption operation based on the relationship between the increase in pumping loss caused by the increase in back pressure for rotating the turbine generator and the amount of exhaust gas energy recovered by the turbine generator. And is configured to control the power generation amount control means and the back pressure control means ,
In the low fuel consumption mode, the supercharging pressure control means controls the supercharging pressure of the exhaust turbocharger to become the target supercharging pressure, and flows into the exhaust turbine in the state where the target supercharging pressure is reached. The power generation amount control means and the back pressure control means are configured to be controlled based on the pressure of the exhaust gas.
A control device for a turbo compound system.
前記エンジンからの排ガスによって回転される発電タービン、及び前記発電タービンに接続される発電機を備えるタービン発電機と、
前記発電機によって発電された電力を蓄電する蓄電手段と、
前記エンジンの運転を制御するエンジンコントローラであって、
前記エンジンのエンジン回転数とエンジン負荷を基に目標過給圧を算出するとともに、
前記目標過給圧と前記蓄電手段の蓄電残量に基づいて、前記タービン発電機の発電電力に制限を掛けずに容量最大で回生動作させる回生最大モード、前記タービン発電機の発電を停止させる回生無しモード、又は前記回生最大モードおよび前記回生無しモードの何れも設定されない場合に設定される低燃費モード、のいずれかに発電モードを判定する発電モード判定手段、を含むエンジンコントローラと、
前記目標過給圧および前記発電モードが前記エンジンコントローラから所定の通信周期で送信されるターボコントローラであって、
前記エンジンコントローラからの前記目標過給圧の指示に基づいて前記電動コンプレッサの過給圧を制御する過給圧制御手段、
前記エンジンコントローラからの前記発電モードの指示に基づいて発電モードを設定する発電モード設定手段、
前記発電モード設定手段で設定された前記発電モードに応じて、前記タービン発電機の発電量を制御する発電量制御手段、及び
前記発電タービンへの排ガスをバイパスする第2バイパス制御弁を制御する背圧制御手段、
を有する制御演算部と、
前記発電タービンに流入する排ガスの圧力を検出する排圧センサからのセンサ信号が入力されるセンサ信号入力部と、
を含むターボコントローラと、を備え、
前記ターボコントローラは、
前記低燃費モード時に、前記タービン発電機を回転するための背圧上昇によって生じるポンピングロスの増加と前記タービン発電機による排ガスエネルギーの回収量との関係を基に、エンジンが低燃費運転を保持するように前記発電量制御手段および前記背圧制御手段を制御するように構成されるとともに、
前記低燃費モード時に、前記過給圧制御手段によって前記電動コンプレッサの過給圧が前記目標過給圧になるように制御し、前記目標過給圧になった状態における前記排ガスの圧力に基づいて、前記発電量制御手段および前記背圧制御手段を制御するように構成されることを特徴とするターボコンパウンドシステムの制御装置。 An electric compressor that compresses intake air into the engine and supplies the compressed air to the engine;
A power generator turbine rotated by exhaust gas from the engine, and a turbine generator comprising a power generator connected to the power generator turbine;
Power storage means for storing the power generated by the generator;
An engine controller for controlling operation of the engine,
While calculating the target boost pressure based on the engine speed and engine load of the engine,
Based on the target supercharging pressure and the remaining amount of power stored in the power storage means, a regenerative maximum mode in which a regenerative operation is performed with a maximum capacity without limiting the power generated by the turbine generator, and a regeneration that stops power generation by the turbine generator. An engine controller that includes a power generation mode determination unit that determines a power generation mode in any of a non-recovery mode, or a low fuel consumption mode that is set when none of the maximum regeneration mode and the no regeneration mode is set;
A turbo controller in which the target boost pressure and the power generation mode are transmitted from the engine controller at a predetermined communication cycle;
A supercharging pressure control means for controlling a supercharging pressure of the electric compressor based on an instruction of the target supercharging pressure from the engine controller;
Power generation mode setting means for setting a power generation mode based on an instruction of the power generation mode from the engine controller;
A power generation amount control means for controlling the power generation amount of the turbine generator according to the power generation mode set by the power generation mode setting means; and
Back pressure control means for controlling a second bypass control valve for bypassing exhaust gas to the power generation turbine;
A control arithmetic unit having
A sensor signal input unit to which a sensor signal from an exhaust pressure sensor for detecting the pressure of the exhaust gas flowing into the power generation turbine is input;
Including a turbo controller, and
The turbo controller
In the low fuel consumption mode, the engine maintains the low fuel consumption operation based on the relationship between the increase in pumping loss caused by the increase in back pressure for rotating the turbine generator and the amount of exhaust gas energy recovered by the turbine generator. And is configured to control the power generation amount control means and the back pressure control means ,
In the low fuel consumption mode, the supercharging pressure control means controls the supercharging pressure of the electric compressor to be the target supercharging pressure, and based on the exhaust gas pressure in the state where the target supercharging pressure is reached. A turbo compound system control device configured to control the power generation amount control means and the back pressure control means .
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